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摘 要

表面活性剂是一种能能够改善溶液表面张力的物质。双子型表面活性剂是由两亲水和疏水基团通过两处或附近的头基链接的表面活性剂。作为传统表面活性剂的新的发展方向，因其优越的表面性能吸引大量的研究。传统表面活性剂由于其亲水头基之间的静电排斥力导致其不能紧密地在界面排列，导致表面活性降低。双子表面活性剂结构中的联接基大大减弱了这一排斥力，提高了表面活性剂的性能。本文以咪唑、乙二醇、丁二醇、己二醇、溴乙酸等为主要原料，合成一系列咪唑类表面活性剂，并且通过红外与核磁方法对它进行表征。本文用表面张力法和电导率法测定其CMC值。双子表面活性剂的联接基越短，其CMC值也越低，即联接基越短，咪唑类双子活性越高；联接基越长，Γ_max值越小，A_min越大，界面排列越稀疏，疏水性越大，体系能量也就越低。通过实验得知，联接基的长度越长，空间位阻效应增加会引起胶团的不稳定，影响胶束形成。最后，本文探讨了双子表面活性剂的研究前景，并发现如若想要获得更实用的表面活性剂，可以从联接基的角度着手。

关键词：双子表面活性剂 表面张力 电导率

Study on Synthesis and properties of Gemini Surfactants

Abstract

Surfactant is a substance that can improve the surface tension of the solution.Gemini Surfactants are surfactants that are linked by two amphiphilic and hydrophobic groups through two or near head groups.As a new direction for the development of traditional surfactants, because of its superior surface properties to attract a lot of research.Conventional surfactants can not be tightly arranged at the interface due to the electrostatic repulsive force between their hydrophilic head groups, resulting in reduced surface activity.The linker in the structure of the Gemini surfactant greatly reduces this repulsive force and improves the performance of the surfactant. .In this paper, a series of imidazole surfactants were synthesized by using imidazole, ethylene glycol, butanediol, hexanediol and bromoacetic acid as the main raw materials, and characterized by IR and NMR.In this paper, the CMC value was measured by surface tension method and conductivity method.The shorter the linker of the Gemini surfactant, the lower the CMC value, that is, the shorter the linker, the higher the imidazoles.The longer the linker, the smaller the Γ_max value, the larger the A_min, the more sparse the interface, the greater the hydrophobicity, and the lower the energy of the system.It is found that the longer the length of the linker, the longer the steric hindrance effect will cause the micelles to be unstable and affect the formation of micelles.Finally, the present situation and prospect of Gemini surfactants were discussed, and it was found that in order to obtain more practical surfactants, we can start from the angle of the linker.

Key words: Gemini surfactant; surface tension; electrical conductivity

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目录 Ⅲ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 双子表面活性剂的研究进展 1

1.3 双子表面活性剂的性能 1

1.4 双子表面活性剂的类型及其合成 2

1.4.1 阳离子双子表面活性剂 2

1.4.2 阴离子双子表面活性剂 3

1.4.3 非离子双子表面活性剂 4

1.4.4 高分子双子表面活性剂 4

1.4.5 两性离子双子表面活性剂 5

1.5 总结 5

第二章 实验部分 7

2.1 实验药品 7

2.2 实验设备及仪器 7

2.3 实验原理 8

2.4 实验步骤 9

2.4.1 N-14烷基咪唑的合成 9

2.4.2二溴乙酸酯的合成 9

2.4.3目标产物[C₁₄-n-C₁₄]Br₂的合成 10

2.5 咪唑型双子表面活性剂结构表征 10

2.5.1红外 10

2.5.2核磁共振谱图 10

2.6 红外表征结果 10

2.6.1乙二醇二溴乙酸酯 11

2.6.2丁二醇二溴乙酸酯 11

2.6.3 己二醇二溴乙酸酯 12

2.6.4 N-14烷基咪唑 13

2.6.5 [C₁₄-2-C₁₄]Br₂ 13

2.6.6 [C₁₄-4-C₁₄]Br₂ 14

2.6.7 [C₁₄-6-C₁₄]Br₂ 15

2.7 核磁表征结果 15

第三章 咪唑类双子表面活性剂性能研究 20

3.1 表面张力法 20

3.2 电导率法 21

3.3 表面张力法实验结果与讨论 21

3.3.1表面性能 21

3.3.2联接基对表面活性的影响 23

3.3.3吉布斯表面吸附量(Γ)和最小分子截面积(A) 24

3.4 电导率法实验结果与讨论 25

3.4.1 临界胶束浓度 25

3.4.2 反离子结合度 25

3.4.3 胶束化过程热力学计算 27

3.5 结论 30

第四章 结语 31

参考文献: 32

第一章 绪论

1.1 引言

双子表面活性剂是双子表面活性剂由两条疏水链、两个亲水基团和联接基组成。对于传统型，其亲水基团间存在静电斥力，而联接基化大大的削弱的头基之间的排斥现象，最终增强双子表面活性剂胶束化能力，同时联接基可以使亲水基团紧密连接，并提高疏水链之间的相互作用，提高疏水链的疏水结合力。

在二十世纪中后期，Buton等人合成研究了一系列由双甲基组成的溴化铵表面活性剂，并应用在相转移催化，其催化性能明显优于传统阳离子表面活性剂。自从上世纪九十年代以来，由于它们高的表面活性和复杂的自聚行为，这些表面活性剂一直受到相当大的关注。近年来，一种新的环境友好型表面活性剂被研制出来。如今人们甚至研究出含三个或三个以上极性基团或烷基链的多聚表面活性剂^[1]。

1.2 双子表面活性剂的研究进展

双子表面活性剂是一种优势明显的新型表面活性剂，具有高表面吸附能力，

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